随着全球环境问题日益严峻和能源资源日趋紧张，农业领域也迫切需要寻找更加环保、高效的能源解决方案来推动其可持续发展。在这一背景下，混合动力技术作为一种绿色、高效的能源解决方案，正逐渐引起农业领域的关注和应用。传统农业机械依赖于燃油引擎作为动力来源，然而，燃油资源的有限和对环境的不利影响日益显现。因此，混合动力化被视为一种可行的替代方案，旨在通过整合燃油引擎和电动驱动系统，提高农业机械的能源利用效率、降低碳排放，并在保证作业性能的前提下降低运营成本。
在中国和美国等主要农业大国，农业工程的发展水平与需求十分突出。中国作为世界上最大的农业生产国之一，面临着土地资源有限、劳动力成本上升、农业生产效率提升的挑战。因此，中国农业工程领域一直在不断探索和创新，致力于提高农业生产效率、降低生产成本以及改善环境质量。同时，中国政府也通过政策支持和资金投入，推动农业机械化、智能化和绿色化发展，混合动力技术作为其中重要的一部分，受到了广泛关注和应用。与此同时，美国作为全球农业科技领域的领导者之一，其农业工程水平和技术创新能力一直处于世界前沿。美国农业工程领域注重技术创新和应用，借助先进的科技手段，不断提高农业生产效率和质量，促进农业可持续发展。混合动力技术在美国农业工程领域也得到了广泛关注，被视为提高农业机械能源利用效率、减少碳排放的重要途径。本文将探讨混合动力技术在农业领域的展望，以及其对农业可持续发展的重要意义。
在农业工程的混合动力化领域，吴倞哲博士的探索无疑是一个值得关注的案例。作为大陆集团动力总成及电气化部门的一员，吴博士在欧洲和北美都积累了丰富的工作经验。他对汽车行业的电动化和混合动力化有着深刻的理解，并具备着丰富的项目研发经验。吴博士曾参与过的项目包括高性能纯电动汽车引擎、高集成度的电动、混合动力总成系统、风冷式轮毂电机驱动系统、新型电动汽车充电技术，以及电动、混动汽车动力控制与稳定系统等。目前，吴博士和其技术部门正致力于将汽车混合动力化领域所积累的知识与见解应用到农业工程领域，积极与主要的农业机械生产商洽谈合作，推动农业领域的创新型电动化和混合动力化发展。吴博士与位于美国伊利诺伊州的一家全球知名农业设备制造商展开了深入的讨论和技术交流，积极参与了他们生产的一台16排自动播种机（原型机）的混合动力化可行性分析和技术细节的讨论。
吴博士首先深度参与了该原型机的系统架构设计，并对其中一些燃油或液压驱动的元件提出了电动化或混合动力化的方案。例如散装填充风扇、液体肥料泵以及空气压缩机等旋转组件可以用电动马达替换，而液压压实度控制系统，标志物延申-收缩系统和工具杆升降装置等直线运动组件则可使用线性电机替换。混合动力系统在农业机械领域的重要优势之一是能源效率和成本节约。有赖于电驱动系统与液压、燃油系统相比的高效率，通过使用电动引擎，农业机械可以更加高效地利用能源资源，从而降低燃料消耗。高效率的电驱动意味着农民和农场主在运行农业机械时可以节省大量的燃料费用，为其节约了可观的成本支出。随着燃料价格的不断上涨，混合动力系统的运用将更加显著地带来成本节约。
另一方面，吴博士参与设计的电驱动的组件可以和农业机械中集成的发电机组有效结合，并回收传统机械驱动中废弃的动能来用于充电。能量回收系统进一步减少了农业机械对于燃油的需求，这也是混合动力系统在环保和可持续性领域的一项重要优势。相比传统的燃油动力系统，混合动力系统更加高效地利用能源，减少了化石燃料的使用，从而减少了对环境的负面影响。降低的排放量有助于改善农田周围的空气质量，减少空气中的污染物含量，为农民和农作物提供更加清洁和健康的生长环境。
增强机械性能和灵活性是混合动力系统在农业机械领域的另一个重要优势。相比传统的液压和燃油动力系统，混合动力系统具有电动驱动的独特优势，如高扭矩和即时响应特性。这些特点使得农业机械能够更加高效地执行各种任务，例如提升牵引力和爬坡能力。在陡峭的坡地或泥泞的田间，农业机械可以更加稳健地运行，保持良好的牵引力，从而提高作业效率和生产能力。针对这一方面，吴博士通过仿真环境对播种机原型机的电动驱动组件设计了高效且稳定的控制系统。一些组件与混合动力化之前相比，其响应速度可以提高一个数量级。尽管如此，电动驱动系统的瞬态稳定性相比于燃油系统更弱，也更容易受到环境和外部干扰的影响。因此，吴博士在设计控制器时也兼顾优化了电动系统的动态稳定性，并通过高级控制算法减少外部扰动对系统的负面影响。此外，在电驱动组件和控制器的设计中，吴博士还考虑到了电驱动组件和一些暂时无法电气化的液压、燃油组件之间的动态合作，以确保不同响应速度的系统在协作时不会相互干扰。该混合动力系统的目标是利用其灵活性为农民提供更多的选择和应对策略。农民可以根据不同的作业需求和地形条件，灵活调整混合动力系统的工作模式，以实现最佳的性能和效率。因此，混合动力技术的应用不仅提升了农业机械的整体性能，还增强了其在复杂作业环境下的适应能力，为农业生产带来了更大的便利和效益。
农业机械的混合动力化通常意味着与之前相比更少的功能组件及元器件数量。减少元器件数量可以简化系统结构，降低系统的复杂性，进而减少故障点，提高系统的可靠性和稳定性，降低维护和维修成本。简化的系统结构也更容易被操作员理解和掌握，提高了系统的可操作性和易用性。其次，减少元器件数量可以降低系统的重量和体积。农业机械通常需要在不同的地形条件下进行作业，而轻量化的系统可以减轻机械的重量，提高机械的机动性和适应性，从而更好地应对各种复杂的工作环境。此外，减少元器件数量可以提高系统的效率和能源利用率。更简洁的系统结构意味着更少的能量损耗和转换损失，从而提高了系统的能源利用效率。这不仅可以降低能源消耗和成本，还有利于减少对环境的影响，符合可持续发展的要求。
吴倞哲博士参与的农业工程的项目不仅展现了他对于混合动力化的探索和见解，也体现了他对于行业发展趋势的敏锐洞察。通过这项案例，我们更深刻地理解了混合动力技术的应用如何促进了农业机械的技术创新，并推动了农业智能化和自动化的发展。通过集成先进的电子控制系统、传感器技术和电动驱动系统，可以实现对农机的智能监测和管理，提高作业效率和精准度，为农业生产带来更多的科技支撑。
（来源：News快报）
